JP3679508B2 - Sintered parts manufacturing method and apparatus - Google Patents

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Abstract

A process for producing sintered parts with high wear resistance and good dynamic strength properties from formed bodies, which have been pressed as green parts from a completely-alloyed air-hardened heat-treatment steel powder with a carbon content of at least 0.3% added in the form of graphite. The process includes sintering the parts under protective gas at a sintering temperature of at least 1000 DEG C. and subsequent cooling. The sintered parts are cooled immediately after sintering from the sintering temperature to a first holding temperature in the range of Ar3 to a maximum of 150 DEG C. above Ar3 and are held for a first holding period of 5 to 25 minutes at this temperature (austenitizing phase). Immediately after this, the sintered parts are cooled in accelerated fashion to a second holding temperature by convective gas cooling and are held at this temperature for a second holding period. The second holding temperature lies in a temperature range in which a bainitic structure forms and is of such a length that a bainitic structure portion of at least 50% is established. The sintered parts are then cooled to room temperature.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1の前段に記載のプレスされた成形体から、高い耐摩耗性と同時に良好な動的強度を有する焼結部品を製造する方法と、この方法を実施する装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば伝動装置の歯車等の鋼製の機械的に大きい負荷がかかる構造用部品は、高い寸法精度を有しなければならないだけでなく、非常に良好な動的強度と高い耐摩耗性の両方を有しなければならない。このような部品を、切削仕上げと後続のはだ焼きとにより製造する方法が、長い間にわたりただ1つの可能な方法と見なされていた。しかし成形コストを低減するために、粉末冶金学的方法を利用することも可能である。これに関連して、拡散合金にされ油焼入れされた鋼粉末に、所望の炭素量に相当する量の黒鉛と通常の潤滑剤とを添加し、次いでこの鋼粉末から圧粉体を粉末プレフォームとして成形し、この圧粉体を連続方式で炉の中で焼結し、次いで室温に冷却することが公知である。寸法精度を高めるために、次いで校正プレスで再びプレス工程が行われる。次いで、油浴の中での急冷するはだ焼きが行われ、これに焼き戻しが続く。このようにして製造された構造用部品は、典型的な焼き戻し組織を有する。
【0003】
このような製造法は、良好な静的強度(引張り強さ、硬度、耐摩耗性)も良好な動的強度も有する構造用部品を提供する。第2のプレス工程(校正)に起因するコスト増大にもかかわらず、寸法精度及び一様性はしばしば満足できるものではない。到達可能な公差クラスは約IT10である。
【0004】
更に、焼結部品を、合金処理が完了し空気焼入れされた鋼粉末からプレスされた圧粉体から製造することが公知である。この場合、空気をマルテンサイト開始温度より低い温度に冷却することによりマルテンサイト組織が形成される。このような焼結部品は、その高い硬度に起因して確かに高い耐摩耗性を有するが、しかし破断伸びが低いことに起因して、例えば歯車において規則的に発生する動的負荷には適さない。到達可能な寸法精度(公差クラスIT9)の面でも、このようにして製造された焼結部品は満足できるものではない。
【0005】
最後に、ドイツ特許出願公開第DE4001899C1号公報から、合金処理が完了した鋼粉末からなり0.3〜0.7%の炭素量割合を有する黒鉛が添加されたものから高い強度の焼結部品粉末プレフォームを製造するために、プレスし、1120〜1280℃の領域内の温度で焼結し、冷却により焼入れし、次いで焼き戻しすることが公知である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、良好な動的強度と高い耐摩耗性を維持するとともに寸法精度を大幅に高め(狭い仕上り公差)、しかも処理コスト及び装置コストをできるだけ小さく保つように、冒頭に記載の形式の方法を改善することにある。更に、この方法を実施する装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、請求項1の特徴部分に記載の特徴により解決される。有利な実施の形態は、請求項2〜請求項8に記載されている。本発明の方法を実施する装置は、請求項9の特徴部分に記載の特徴を有し、請求項10〜請求項12の特徴部分に記載の特徴により発展することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施の形態に基づいて図を用いて詳細に説明する。
本発明の基礎は、焼結部品を製造するために公知の調質鋼粉末を使用することにある。調質鋼とは焼き戻しにより鋼質を調整した鋼であって、でき上った合金鋼から製造されたものである。この調質鋼粉末の合金成分の分布は、C含量以外は一様である。従ってこの一様分布は、焼結の間に拡散を長い時間にわたり行って達成することによって初めて得られるものではない。
【0009】
従来では焼結部品は、焼結処理の後に別個に熱処理し、これにより焼結部品は良好な動的強度特性と同時に耐摩耗性を得ていた。このような特性の調整は焼結処理の過程で直接に行われる。これを実現するために重要な点は、使用鋼粉末が空気焼入れ材料から成ることにある。これにより、環境保護の理由からもともと望ましくない油浴を使用して急冷することが不要となる。
【0010】
焼結部品の炭素含量は、通常のように黒鉛の形で別個に添加され、これにより鋼粉末は、充分な圧縮成形性を保証するのに充分な軟らかさを保持する。焼結プロセスの間に黒鉛は、互いにつながっている粉末粒子の中に拡散する。
【0011】
本発明では、図1に示されているように焼結(a区間)に直接に続いて焼結温度から第1の保持温度に冷却される。第1の保持温度は、Ar3 からAr3 上方の最大150℃の温度までの温度区間の中に位置する。焼結温度から第1の保持温度への冷却(b区間)は好適には0.5〜1.5℃/sの冷却速度で行われる。焼結部品は約5〜25min(第1の保持時間、c区間)の間にわたり第1の保持温度に保持される。これにより小さいオーステナイト粒度が達成される。
【0012】
なお、Ar3 は当業者にはよく知られているように、鋼を冷却する際のある臨界温度あるいは転移温度であって、鋼の成分によって変わる温度である。
【0013】
オーステナイト化フェーズ(c区間)では次のことが推奨される、すなわち、焼結処理の間にわたり維持されなければならなかった保護ガス雰囲気の中での加炭能力(C-Potential) をさらに高めることが推奨される。これにより、焼結部品の外面層が加炭され、これにより表面領域の中の硬度を大幅に高めることが可能である。これは、良好な耐摩耗性にとって重要である。これに対して焼結部品の内部では炭素含量が低く維持され、これにより動的強度特性は非常に良好になる(横断面の硬度分布)。
【0014】
第1の保持温度をAr3 の上方の最大50〜100℃の領域内に選択すると特に有利である。第1の保持時間の好適な持続時間は10〜20minである。
【0015】
第1の保持時間に直接に続いて、対流によるガス冷却により冷却が加速されて行われて第2の保持温度に到達する(d区間)。これを実現するために3〜6℃/sの領域内の冷却速度が推奨される。
【0016】
この第2の保持温度は、各材料のZTU図表に基づいて、フェライト形成の領域が回避されベイナイト組織が形成され始めるように選択される。
【0017】
この第2の保持温度の保持時間(e区間)は、少なくとも50%のベイナイトの組織成分が形成されるまで続く。しかし、組織が完全にベイナイトに変換することは通常、望ましくない。最も遅い時点としてベイナイトが最大95%に到達した時点で、第2の保持温度の保持を終了するのが好ましい。特に好適にはベイナイト成分の割合は、60〜80%のオーダである。次いで焼結部品は、通常のように室温まで冷却される(通常冷却、f区間)。
【0018】
判明した1つの意外な点は、本発明の方法によりとりわけ良好な部品品質が保証されることである。すなわち、寸法精度が比較的高いだけでなく、公差が、従来の製造方法の場合に比して大幅に小さい。従来の油焼入れ及び調質を用いて到達可能な品質等級IT10の代りに、本発明ではIT8に到達可能である。これは、別個の校正動作を行うことさえ不要であるのでなおさら意外である。これにより、1つの複雑かつ大規模な作業工程全部が不要となる。更に、別個の熱処理工程のためのエネルギコスト及び取扱いの手間が不要となる。
【0019】
図2には、電子制御式連続焼結炉として形成されている本発明の装置の最も簡単な構成が示されている。左側の矢印により、焼結部品が第1のゾーンに導入されることが示されている。第1のゾーンは加熱ゾーンとして機能し、この中に粉末プレフォームの中に含有されている潤滑剤(例えばろう)が蒸発する。従ってこの第1のゾーンは脱ろうゾーン1とも呼ばれる。
【0020】
脱ろうゾーン1に搬送方向で直接に続いて本来の焼結ゾーン2が配置されている。焼結ゾーン2の中で焼結部品は、充分に長い時間にわたり焼結温度(少なくとも1000℃)に保持される。
【0021】
焼結部品は一定の速度で装置全体を通過するので、焼結ゾーン3はそれに対応する長さを有する。
【0022】
焼結部品の酸化を防止するために装置全体の中に、酸素を含有しない雰囲気(保護雰囲気)が維持される。
【0023】
第2の焼結ゾーン2に続いてオーステナイト化ゾーン3が配置されている。オーステナイト化ゾーン3の中で焼結部品はまず初めに冷却され、オーステナイト化温度に保持される。
【0024】
次いで急激冷却ゾーン4が配置されている。急激冷却ゾーン4には、充分に強い対流式ガス冷却を実現する(図示されていない)ガスシャワが設けられている。
【0025】
焼結部品が第2の保持温度に到達すると、焼結部品はベイナイト化ゾーン7の中に入り、第2の保持時間にわたり充分に長くこの温度に保持され、これにより少なくとも50%のベイナイト西部が組織の中に形成される。これを実現するためにベイナイト化ゾーン7は、相応の長さを有する。
【0026】
充分なベイナイト化時間が経過した後、しかしできるだけ95%の成分比に到達する前に焼結部品は、仕上げの通常冷却ゾーン5の中に入り、通常冷却ゾーン5の中でベイナイト化温度から室温に近い温度まで冷却される。
【0027】
図3には、図2に対して変形されている装置が示されている。この装置の相違点は、この装置の中に装填される粉末プレフォームが、選択的に2つの異なる通路を走行できることにある。
【0028】
脱ろうゾーン1から急激冷却ゾーン4までの構成は、図1に示されている構成と完全に一致する。急激冷却ゾーン4の後ろで材料流の方向を選択的に設定できる。
【0029】
形成された焼結部品は直接に別個の通常冷却ゾーン5aに入り、この装置から“通常に”焼結されているすなわち本発明によらない方法で形成された部品として出るか、又は本発明の方法を適用するために、急激冷却ゾーン4を出た後に選択的に切換え可能な横方向搬送装置6を介して図示の矢印により示されているように本発明の装置の第1の部分に平行に配置されているベイナイト化ゾーン7の中に導入される。
【0030】
好適にはこの搬送方向は、本発明の装置全体の第1の部分に対して反対の方向である。
【0031】
次いで再び通常冷却ゾーン5bが配置され、通常冷却ゾーン5bの中では、本発明により処理された部品が冷却されて室温に到達する。これによりこのような装置は、処理する製品の多様性の面で高い融通性を提供する。
【0032】
勿論、ベイナイト化ゾーン7と第2の通常冷却ゾーン5bとを互いに180゜ずらして配置することも可能である、すなわち元の材料流方向を維持することも可能である。
【0033】
同様に、通常冷却ゾーン5aと、ベイナイト化ゾーン7及び通常冷却ゾーン5bから形成されている装置列とを互いに交換して配置することも容易に可能である。しかし図示の例は、比較的短い構造長を有する利点を有する。
【0034】
【実施例】
本発明の効果を、次の2つの例に基づいて詳細に説明する。
比較例:
Fe−4Ni−0.5Moの組成を有する、合金処理が完了した鋼粉末であって単体元素の1%Cu,0.6%黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたものから、密度6.80〜6.90g/cm3 の圧粉体が製造された。これらの部品は1150℃の温度で30min間焼結される。その際、吸熱雰囲気から成り加炭能力が制御されている保護ガス雰囲気が、維持された。マルテンサイト開始温度で部品を対流によりガス冷却し(3〜6℃/sの冷却速度)、次いで通常冷却により冷却して室温に到達すると、部品は次の特性を有する。
【0035】
引張り強さ 650N/mm2
硬度レベル 550〜700HV1、
破断伸び 0.3〜0.6%、
寸法精度は公差クラスIT9に相当した。
【0036】
本発明の例:
Fe−4Ni−0.5Moの組成を有し合金処理が完了した鋼粉末であって1%のCu及び0.6%の黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたものから、前述の例の場合と同様の圧粉体が製造された。焼結は、加炭能力が制御されている吸熱ガス雰囲気の中で、1120℃の温度で30minの持続時間で行われた。オーステナイト化の後、3℃/sの冷却速度の急激冷却が行われ、更に、本発明によるベイナイト化が行われ、次いで、室温までの通常冷却が行われた。その際、構造用部品の中に次の特性のベイナイト組織が形成された。
【0037】
引張り強さ 750〜800N/mm2
硬度レベル 350〜450HV1、
破断伸びA3 6%まで、
本発明により製造された部品の寸法精度は、大幅により良好であった。この寸法精度はIT8クラスに相当した。
【0038】
本発明の方法により、焼結状態の構造用部品において高い靭性と高い強度とを組合せることが可能であり、このような組合せは、別個の熱処理を行っても達成できず、しかも、本発明の方法により良好な寸法公差が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ZTU線図に基づいて本発明の方法の経過を示す線図である。
【図2】本発明の方法を実行する焼結炉の概念図である。
【図3】本発明の方法を実行する焼結炉の概念図である。
【符号の説明】
1 脱ろうゾーン
2 焼結ゾーン
3 オーステナイト化ゾーン
4 急激冷却ゾーン
5 通常冷却ゾーン
6 横方向搬送装置
7 ベイナイト化ゾーン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a sintered part having a high dynamic resistance and at the same time a good dynamic strength from a pressed shaped body according to the preceding paragraph of claim 1 and an apparatus for carrying out this method.
[0002]
[Prior art]
For example, steel mechanically loaded structural parts such as gears for transmission gears must not only have high dimensional accuracy, but also have both very good dynamic strength and high wear resistance. Must have. The process of producing such parts by cutting finish and subsequent calcination has long been considered as the only possible method. However, it is also possible to use powder metallurgical methods to reduce the molding costs. In this connection, graphite powder and conventional lubricant are added to a diffusion alloyed and oil-quenched steel powder, and then a green compact is formed from this steel powder into a powder preform. It is known that the green compact is sintered in a furnace in a continuous manner and then cooled to room temperature. In order to increase the dimensional accuracy, the pressing process is then performed again with a calibration press. Next, quenching accelerating in an oil bath is performed, followed by tempering. The structural part produced in this way has a typical tempered structure.
[0003]
Such manufacturing methods provide structural components that have good static strength (tensile strength, hardness, wear resistance) and good dynamic strength. Despite the increased cost due to the second pressing step (calibration), dimensional accuracy and uniformity are often not satisfactory. The reachable tolerance class is about IT10.
[0004]
Furthermore, it is known to produce sintered parts from green compacts pressed from steel powder that has been alloyed and air hardened. In this case, the martensite structure is formed by cooling the air to a temperature lower than the martensite start temperature. Such sintered parts certainly have high wear resistance due to their high hardness, but are suitable for dynamic loads that occur regularly, for example in gears, due to their low elongation at break. Absent. Also in terms of reachable dimensional accuracy (tolerance class IT9), the sintered parts produced in this way are not satisfactory.
[0005]
Finally, from German Patent Application Publication No. DE 40018999C1, a high strength sintered part powder consisting of steel powder which has been subjected to alloy processing and which has a carbon content ratio of 0.3-0.7% is added. In order to produce preforms, it is known to press, sinter at temperatures in the region of 1120-1280 ° C., quench by cooling and then temper.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to maintain the good dynamic strength and high wear resistance, greatly increase the dimensional accuracy (narrow finish tolerance), and keep the processing and equipment costs as small as possible. The method is to improve. Furthermore, it is providing the apparatus which implements this method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
This object is achieved according to the invention by the features described in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments are described in claims 2 to 8. An apparatus for carrying out the method of the present invention has the features described in the characterizing part of claim 9 and can be developed by the features described in the characterizing part of claims 10-12.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments with reference to the drawings.
The basis of the present invention is to use a known tempered steel powder to produce sintered parts. Tempered steel is steel whose quality is adjusted by tempering, and is manufactured from the finished alloy steel. The distribution of alloy components in the tempered steel powder is uniform except for the C content. This uniform distribution is therefore not obtained for the first time by achieving diffusion during sintering for a long time.
[0009]
In the past, sintered parts were heat treated separately after the sintering process, which provided the sintered parts with good dynamic strength properties and wear resistance. Such adjustment of characteristics is performed directly in the course of the sintering process. An important point for realizing this is that the steel powder used is made of an air-quenched material. This eliminates the need for quenching using an oil bath that is originally undesirable for environmental protection reasons.
[0010]
The carbon content of the sintered part is added separately in the usual manner in the form of graphite, so that the steel powder remains sufficiently soft to ensure sufficient compression moldability. During the sintering process, graphite diffuses into the connected powder particles.
[0011]
In the present invention, as shown in FIG. 1, cooling is performed from the sintering temperature to the first holding temperature directly following the sintering (section a). First holding temperature is located within a temperature range of from Ar 3 to a temperature of Ar 3 above the maximum 0.99 ° C.. The cooling (b section) from the sintering temperature to the first holding temperature is preferably performed at a cooling rate of 0.5 to 1.5 ° C./s. The sintered part is held at the first holding temperature for about 5-25 min (first holding time, section c). This achieves a smaller austenite grain size.
[0012]
As is well known to those skilled in the art, Ar 3 is a critical temperature or transition temperature when cooling steel, and is a temperature that varies depending on the steel components.
[0013]
In the austenitization phase (section c), the following is recommended: to further enhance the C-Potential in a protective gas atmosphere that had to be maintained throughout the sintering process Is recommended. As a result, the outer surface layer of the sintered part is carburized, thereby making it possible to significantly increase the hardness in the surface region. This is important for good wear resistance. On the other hand, the carbon content is kept low inside the sintered part, which results in very good dynamic strength properties (cross section hardness distribution).
[0014]
It is particularly advantageous if the first holding temperature is selected in the region of maximum 50-100 ° C. above Ar 3 . A suitable duration of the first holding time is 10-20 min.
[0015]
Immediately following the first holding time, cooling is accelerated by gas cooling by convection to reach the second holding temperature (d section). In order to achieve this, a cooling rate in the region of 3-6 ° C./s is recommended.
[0016]
This second holding temperature is selected based on the ZTU chart of each material so that the region of ferrite formation is avoided and the bainite structure begins to form.
[0017]
This second holding temperature holding time (e interval) continues until at least 50% of the bainite texture component is formed. However, it is usually undesirable for the structure to completely convert to bainite. It is preferable to end the holding of the second holding temperature when the bainite reaches a maximum of 95% as the latest time. Particularly preferably, the proportion of the bainite component is on the order of 60 to 80%. The sintered part is then cooled to room temperature as usual (normal cooling, section f).
[0018]
One surprising point that has been found is that a particularly good part quality is guaranteed by the method of the invention. That is, not only is the dimensional accuracy relatively high, but the tolerance is much smaller than in the case of the conventional manufacturing method. Instead of a quality grade IT10 that can be reached using conventional oil quenching and tempering, IT8 can be reached in the present invention. This is even more surprising since it is not even necessary to perform a separate calibration operation. This eliminates the need for one complex and large-scale work process. Furthermore, energy costs and handling labor for a separate heat treatment process are not required.
[0019]
FIG. 2 shows the simplest arrangement of the apparatus according to the invention which is formed as an electronically controlled continuous sintering furnace. The arrow on the left indicates that the sintered part is introduced into the first zone. The first zone functions as a heating zone in which the lubricant (e.g. wax) contained in the powder preform evaporates. This first zone is therefore also called dewaxing zone 1.
[0020]
The original sintering zone 2 is arranged directly following the dewaxing zone 1 in the conveying direction. In the sintering zone 2, the sintered part is held at the sintering temperature (at least 1000 ° C.) for a sufficiently long time.
[0021]
Since the sintered part passes through the entire device at a constant speed, the sintering zone 3 has a corresponding length.
[0022]
In order to prevent the sintered parts from being oxidized, an atmosphere containing no oxygen (protective atmosphere) is maintained in the entire apparatus.
[0023]
Following the second sintering zone 2, an austenitizing zone 3 is arranged. In the austenitizing zone 3, the sintered part is first cooled and kept at the austenitizing temperature.
[0024]
Next, a rapid cooling zone 4 is arranged. The rapid cooling zone 4 is provided with a gas shower (not shown) that realizes sufficiently strong convective gas cooling.
[0025]
When the sintered part reaches the second holding temperature, the sintered part enters the bainite zone 7 and is held at this temperature long enough for the second holding time, so that at least 50% west of bainite is Formed in the organization. In order to achieve this, the bainite zone 7 has a corresponding length.
[0026]
After sufficient bainite time has elapsed, but before reaching a component ratio of 95% as much as possible, the sintered part enters the finished normal cooling zone 5 where it is from room temperature to room temperature. It is cooled to a temperature close to.
[0027]
FIG. 3 shows a device which is modified with respect to FIG. The difference of this device is that the powder preform loaded in this device can selectively travel in two different passages.
[0028]
The configuration from the dewaxing zone 1 to the rapid cooling zone 4 is completely consistent with the configuration shown in FIG. The direction of material flow can be selectively set behind the rapid cooling zone 4.
[0029]
The formed sintered part directly enters a separate normal cooling zone 5a and exits from this device as a "normally" sintered part, i.e. formed as a part not according to the invention, or according to the invention. In order to apply the method, parallel to the first part of the apparatus of the present invention, as indicated by the arrows shown, via a lateral transfer device 6 which can be selectively switched after leaving the rapid cooling zone 4. Are introduced into the bainite zone 7, which is arranged in FIG.
[0030]
Preferably this transport direction is opposite to the first part of the overall apparatus of the present invention.
[0031]
Then the normal cooling zone 5b is again arranged, in which the parts treated according to the invention are cooled and reach room temperature. Thus, such a device provides a high degree of flexibility in terms of the variety of products to be processed.
[0032]
Of course, it is also possible to dispose the bainite zone 7 and the second normal cooling zone 5b so as to be shifted from each other by 180 °, that is, to maintain the original material flow direction.
[0033]
Similarly, the normal cooling zone 5a and the apparatus row formed from the bainite zone 7 and the normal cooling zone 5b can be easily replaced with each other. However, the illustrated example has the advantage of having a relatively short structural length.
[0034]
【Example】
The effects of the present invention will be described in detail based on the following two examples.
Comparative example:
A steel powder having a composition of Fe-4Ni-0.5Mo, which has been subjected to an alloy treatment, and has a density of 6.80 from the addition of elemental elements 1% Cu, 0.6% graphite and a normal lubricant. A green compact of ˜6.90 g / cm 3 was produced. These parts are sintered at a temperature of 1150 ° C. for 30 minutes. At that time, a protective gas atmosphere consisting of an endothermic atmosphere and having a controlled carburizing ability was maintained. When the part is gas cooled by convection at the martensite start temperature (cooling rate of 3-6 ° C./s) and then cooled by normal cooling to room temperature, the part has the following characteristics:
[0035]
Tensile strength 650 N / mm 2 ,
Hardness level 550-700HV1,
Elongation at break 0.3-0.6%
The dimensional accuracy corresponded to tolerance class IT9.
[0036]
Examples of the present invention:
In the case of the above-mentioned example, the steel powder having the composition of Fe-4Ni-0.5Mo and the alloy processing is completed, and 1% Cu, 0.6% graphite and a normal lubricant are added. A green compact similar to was produced. Sintering was performed at a temperature of 1120 ° C. for a duration of 30 min in an endothermic gas atmosphere in which the carburizing ability was controlled. After austenitization, rapid cooling was performed at a cooling rate of 3 ° C./s, and further bainite was performed according to the present invention, followed by normal cooling to room temperature. At that time, a bainite structure having the following characteristics was formed in the structural part.
[0037]
Tensile strength of 750~800N / mm 2,
Hardness level 350-450HV1,
Breaking elongation A3 up to 6%,
The dimensional accuracy of the parts produced according to the present invention was significantly better. This dimensional accuracy corresponded to IT8 class.
[0038]
The method of the present invention makes it possible to combine high toughness and high strength in a sintered structural part, and such a combination cannot be achieved with a separate heat treatment, and the present invention This method guarantees good dimensional tolerances.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the progress of the method according to the invention on the basis of a ZTU diagram.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a sintering furnace for performing the method of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a sintering furnace for performing the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dewaxing zone 2 Sintering zone 3 Austenitizing zone 4 Rapid cooling zone 5 Normal cooling zone 6 Lateral conveyance apparatus 7 Bainite forming zone

Claims (12)

合金化処理が完了し空気焼入れされた調質鋼粉末から成り黒鉛の形で添加された少なくとも0.3%の炭素含量を有するものを粉末プレフォームとしてプレスし、少なくとも1000℃の焼結温度で保護ガスの中で焼結することと、次いで冷却することとにより、高い耐摩耗性を及び良好な動的強度を有し成形体から成る焼結部品を形成する、焼結部品製造方法において、
前記焼結部品が、前記焼結に続いてAr3 からAr3 の上方最大150℃の領域内で冷却され、5〜25minの第1の保持時間この温度に保持されることと(オーステナイト化フェーズ)、
前述の処理に直接に続いて前記焼結部品が、対流によるガス冷却により冷却が加速されて第2の保持温度に到達し、第2の保持時間この温度に保持され、前記第2の保持温度がベイナイト組織が形成される温度領域内にあり、前記第2の保持時間がベイナイト組織成分の割合が少なくとも50%になるように定められることと、
次いで焼結部品が冷却されて室温に到達することを特徴とする焼結部品製造方法。
Pressed as a powder preform of a tempered steel powder which has been alloyed and air hardened and added in the form of graphite and having a carbon content of at least 1000 ° C. at a sintering temperature of at least 1000 ° C. In a sintered part manufacturing method of forming a sintered part comprising a molded body having high wear resistance and good dynamic strength by sintering in a protective gas and then cooling,
The sintered part is cooled in the region up to 150 ° C. above Ar 3 to Ar 3 following the sintering and held at this temperature for a first holding time of 5-25 min (austenite phase) ),
Directly following the aforementioned treatment, the sintered part is accelerated by cooling by convection gas to reach a second holding temperature and is held at this temperature for a second holding time, the second holding temperature. Is within a temperature region where a bainite structure is formed, and the second holding time is determined so that the proportion of the bainite structure component is at least 50%,
Subsequently, the sintered part is cooled and reaches room temperature.
第1の保持温度が、Ar3 の上方最大50〜100℃であることを特徴とする請求項1に記載の焼結部品製造方法。The sintered part manufacturing method according to claim 1, wherein the first holding temperature is 50 to 100 ° C. at a maximum above Ar 3 . 第1の保持時間が10〜20minであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の焼結部品製造方法。The sintered part manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the first holding time is 10 to 20 minutes. 対流によるガス冷却が3〜6℃/sで行われることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1つの請求項に記載の焼結部品製造方法。The method for manufacturing a sintered part according to any one of claims 1 to 3, wherein gas cooling by convection is performed at 3 to 6 ° C / s. 第1の保持温度への冷却が、0.5〜1.5℃/sでの冷却速度で行われることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1つの請求項に記載の焼結部品製造方法。5. The cooling according to claim 1, wherein the cooling to the first holding temperature is performed at a cooling rate of 0.5 to 1.5 ° C./s. A method for manufacturing sintered parts. 第1の保持時間の上限が、ベイナイト組織成分の割合が最大95%であるように定められていることを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1つの請求項に記載の焼結部品製造方法。The upper limit of the first holding time is determined such that the ratio of the bainite structure component is 95% at the maximum, according to any one of claims 1 to 5, Sintered part manufacturing method. 第2の保持時間が、ベイナイト組織成分が60〜80%であるように定められていることを特徴とする請求項6に記載の焼結部品製造方法。The method for producing a sintered part according to claim 6, wherein the second holding time is determined so that the bainite structure component is 60 to 80%. オーステナイト化フェーズの保護ガス雰囲気が、焼結部品の浸炭部に作用できる加炭能力に設定されることを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1つの請求項に記載の焼結部品製造方法。The calcination according to any one of claims 1 to 7, wherein the protective gas atmosphere of the austenitizing phase is set to a carburizing capacity capable of acting on the carburized portion of the sintered part. Bonded part manufacturing method. 焼結ゾーン(2)と、前記焼結ゾーン(2)の後ろに配置されガス冷却する急激冷却ゾーン(4)と、前記急激冷却ゾーン(4)の後ろに配置されている通常冷却ゾーン(5)とを有する、連続装置として形成され電子制御される焼結炉を備える請求項1に記載の方法を実施する装置において、
前記焼結ゾーン(2)と前記急激冷却ゾーン(4)との間にオーステナイト化ゾーン(3)が配置され、前記急激冷却ゾーン(4)と通常冷却ゾーン(5,5b)との間にベイナイト化ゾーン(7)が配置されていることを特徴とする装置。
Sintering zone (2), rapid cooling zone (4) disposed behind the sintering zone (2) for gas cooling, and normal cooling zone (5) disposed behind the rapid cooling zone (4) An apparatus for carrying out the method of claim 1 comprising a sintering furnace formed as a continuous device and electronically controlled.
An austenitization zone (3) is disposed between the sintering zone (2) and the rapid cooling zone (4), and bainite is disposed between the rapid cooling zone (4) and the normal cooling zone (5, 5b). A device, characterized in that an activation zone (7) is arranged.
互いに平行に配置されている2つの通常冷却ゾーン(5a,5b)が選択可能に設けられ、それらのうちの1つの通常冷却ゾーン(5b)には、横方向搬送装置(6)を介して材料が供給され、他方の冷却ゾーン(5a)はベイナイト化ゾーン(7)を回避するために直接に急激冷却ゾーン(4)に接続されていることを特徴とする請求項9に記載の装置。Two normal cooling zones (5a, 5b) arranged parallel to each other are provided so as to be selectable, and one of the normal cooling zones (5b) is provided with a material via a lateral conveying device (6). And the other cooling zone (5a) is connected directly to the rapid cooling zone (4) to avoid the bainite zone (7). 横方向搬送装置(6)が急激冷却ゾーン(4)とベイナイト化ゾーン(7)との間に配置されていることを特徴とする請求項10に記載の装置。11. A device according to claim 10, characterized in that the transverse conveying device (6) is arranged between the rapid cooling zone (4) and the bainite zone (7). 第2の通常冷却ゾーン(5b)とベイナイト化ゾーン(7)とが、焼結ゾーン(2)及びオーステナイト化ゾーン(3)及び急激冷却ゾーン(4)の搬送方向に対して反対の方向で平行な搬送方向を有することを特徴とする請求項11に記載の装置。The second normal cooling zone (5b) and the bainite zone (7) are parallel in the opposite direction to the conveying direction of the sintering zone (2), the austenitization zone (3) and the rapid cooling zone (4). 12. The apparatus according to claim 11, wherein the apparatus has a different transport direction.
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